Dit artikel is geschreven door Roelof Zwaan, milieudeskundige bij TerraIndex.
De middeleeuwse wetenschapper Paracelcus zei ooit “Enkel de dosering maakt het gif” (Latijn: dosis sola facit venenum), erop wijzend dat elke stof giftig kan zijn, zolang het in de juiste dosis aanwezig is. Dit klinkt raar, maar het feit is dat de dosering voor stoffen die wij als niet schadelijk voor de gezondheid zien heel hoog is: immers, bij het drinken van teveel water (Sleutelwoord “Te”) stopt het hart ook met kloppen.
Binnen milieukundig onderzoek worden enkele schadelijke stoffen geanalyseerd om een uitspraak te kunnen doen over de mogelijke effecten van deze stoffen. Hier kijken we vaak naar een enkele stof met een enkele normwaarde per keer. Maar de werkelijke toxiciteit komt hieruit eigenlijk niet goed naar voren, dat ligt een stuk complexer.
Even een stap terug. Hoe bepalen wij nu toxiciteit, waar uiteindelijk normwaardes ook op gebaseerd zijn? Dit wordt binnen de ecotoxicologie gedaan door een zogenaamde %-effect waarde, meestal 50%. Dit is de dosis van een parameter waarbij een bepaald effect (Mortaliteit, maar ook bijvoorbeeld een vermindering van activiteit) bij 50% van de onderzochte organismes waarneembaar is na een bepaalde tijdsspanne. Oftewel, hoeveel van een stofje heb ik nodig om een 50% mortaliteit te zien binnen mijn onderzoeksgroep na bijvoorbeeld 24 uur blootstelling. Dit is de lethal dose 50 waarde (LD50).
Dit soort 50% waardes worden gebruikt om een indicatie van het effect van een verontreiniging op het leven en de omgeving te krijgen. Maar om tot deze waarde te komen moet er een zogenaamd ‘Dosis-response’ onderzoek gedaan worden. Dit gebeurd vaak onder goed gecontroleerde omstandigheden, zodat men zeker is dat het effect van de onderzochte parameter naar boven komt en niet een neveneffect.
Mengsel interacties
Toch komt hier ook de zwakte uit een waarde voor een specifieke stof naar voren: In de echte wereld worden wij nooit blootgesteld aan een enkele geïsoleerde stof maar aan een mengsel van allerlei stoffen. En niet alle stoffen gedragen zich netjes naast elkaar, er kunnen interacties tussen stoffen optreden: Sommige stoffen zijn additief en kan je bij elkaar optellen om een betere inschatting van de toxiciteit te krijgen, of werken elkaar juist tegen (antagonistisch). Ook zijn er stoffen die samen een synergetisch effect produceren als ze samen voorkomen – dit soort effecten zijn vaak moeilijk te voorspellen en hier ligt nog veel ruimte om meer onderzoek te doen. Vaak kan er indicatief worden gekeken of stoffen een zelfde ‘mode of action’ hebben om te bepalen of een van deze effecten zou kunnen optreden. Gelukkig hebben we voor enkele interacties wel aandacht – zo zijn er enkele sommaties opgenomen die dus een norm hebben op een combinatie van stoffen die additief werkt. Toch kunnen we nóg dieper het konijnenhol in: Vaak wordt bij dit soort additie er vanuit gegaan dat de verhoudingen van de stoffen niet zoveel uitmaakt, zolang de toxiciteit (de eerder genoemde 50% waarde) hetzelfde is. Dit noemen we Equitox (equi – gelijk, tox – toxisch). Maar dit hoeft niet zo te zijn in de realiteit!
Equitox en Non-equitox
Zoals zojuist genoemd: Equitox houdt in dat binnen het mengsel stoffen aanwezig zijn met dezelfde toxiciteit. Waarschijnlijker is dat de stoffen waaraan de natuur wordt blootgesteld non-equitox is: een mengsel van stoffen die in verschillende mate van toxiciteit voorkomen. En alhoewel dit tegenstrijdig klinkt, hierdoor kan de toxiciteit van het mengsel een stuk hoger uitpakken.
Een klein voorbeeldje
Op de universiteit heb ik onderzoek gedaan naar de invloed van zink en cadmium op Daphnia magna (Grote watervlo). Hierbij zal een lezer die deze stoffen kent vast opmerken: als je kijkt naar het stof gewicht ten opzichte van het gewicht van het organisme, dan is Cadmium in zeer lage hoeveelheden schadelijk en Zink in relatief hoge hoeveelheden. Bij de experimenten bleek echter dat het mengsel de hoogste toxiciteit had bij een hogere zink concentratie en een lagere cadmium concentratie. (De toxiciteit van de stoffen individueel waren additief bij elk mengsel even toxisch, alleen de ratio verschilde). De exacte verklaring voor dit fenomeen is niet zeker, maar de hypothese is dat Zink en Cadmium aan hetzelfde eiwit binden – dit eiwit maakt de stoffen onschadelijk voor het organisme. Bij een grote hoeveelheid zink en een kleine hoeveelheid cadmium zijn er meer metaal ionen aanwezig, en kunnen niet alle vrije zware metalen gebonden worden.
En wat nu?
Dit is natuurlijk een specifiek voorbeeld van een geval waar een non-equitox mengsel een andere toxiciteit heeft dan een equitox mengsel. Maar zo zijn er wel meer bekende gevallen waar additie of interacties tussen bepaalde stoffen voorkomt – iets waar we in het huidige milieubeheer geen rekening mee houden. En dat is maar goed ook, want anders wordt het toetsen en omrekenen van milieubeheer hopeloos complex. Toch kunnen we tegenwoordig wel aan de hand van modellen van stoffen en een goed onderzochte mode of action redelijk goed voorspellen of stoffen een interactie kunnen hebben. Misschien dat er in de toekomst ooit een model beschikbaar komt die werkelijk met alles rekening kan houden, inclusief dit soort interacties.
Meer informatie
Wil je meer weten over mengsel toxiciteit en interacties, neem dan contact op met Roelof via roelof@terraindex.com.
